光学玻璃研磨加工后亚表面损伤研究

摘要

光学元件在研磨加工过程中引入的亚表面损伤会直接影响其使用寿命、稳定性、成像质量、镀膜质量和抗激光损伤阈值等重要指标。因此，对研磨加工引入的亚表面损伤的准确测量是确定后续加工过程的去除量、提高加工效率和保证亚表面损伤被完全去除的前提条件。本文综述了亚表面损伤产生机理，采用差动腐蚀速率法和磁流变抛光斑点法测量了游离磨料和固结磨料研磨后K9玻璃的亚表面损伤深度，通过比较以期获得一种快速、准确的亚表面损伤测量方法。本文的主要研究工作和研究成果包括以下几个方面：
　　1.采用差动腐蚀速率法测量游离磨料和固结磨料研磨后K9玻璃的亚表面损伤深度；研究不同研磨方式对加工K9玻璃的亚表面损伤、材料去除率、表面粗糙度和表面形貌的影响；并分析它们和金刚石磨粒粒径的关系；得出固结磨料研磨可以获得比游离磨料研磨更好的加工质量。
　　2.采用磁流变抛光斑点法测量游离磨料和固结磨料研磨后K9玻璃亚表面损伤裂纹深度，分析裂纹层深度和应力层深度与金刚石磨粒粒径的关系；并与差动腐蚀速率法测量的亚表面损伤深度对比，得到两种不同加工方式研磨后K9玻璃的应力层深度，实验结果表明磁流变抛光斑点法测量亚表面损伤时可以获得比差动腐蚀速率法更高的测量精度。
　　3.阐述了光学材料的机械特性和亚表面损伤形成的机理，分别建立游离磨料和固结磨料研磨模型，对模型进行仿真分析，结果表明固结磨料研磨加工产生的亚表面裂纹损伤比游离磨料研磨小。适用于对光学材料的精密超精密加工。
　　最后，概括了全文的主要结论，并在此基础上对理论上和技术上尚存在的问题和所要做的进一步工作做出了展望。

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图表清单

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 亚表面损伤

1.3 亚表面损伤研究现状

1.4 本文研究的主要内容

第二章 差动腐蚀速率法测量研磨后亚表面损伤深度

2.1 差动腐蚀速率法原理

2.2 差动腐蚀速率法测量亚表面损伤深度实验

2.3 研磨后表面形貌的测量

2.4 研磨后亚表面损伤深度的测量

2.5 不同研磨方式的影响

2.6 本章小结

第三章 磁流变抛光斑点法测量研磨后亚表面损伤裂纹深度

3.1 磁流变抛光斑点法测量亚表面损伤裂纹深度理论

3.2 磁流变抛光斑点法测量亚表面损伤裂纹深度实验

3.3 研磨后磁流变抛光斑点法对亚表面裂纹损伤裂纹深度的测量

3.4 差动腐蚀速率法和磁流变抛光斑点法测量亚表面损伤深度分析

3.5 本章小结

第四章 固结磨料和游离磨料研磨光学材料的亚表面损伤机理探索

4.1 光学材料特性分析

4.2 亚表面损伤机理

4.3 固结磨料和游离磨料研磨光学材料的亚表面损伤仿真分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果